bj lineas y valvulas

LAR-CENTRO DE ENTRENAMIENTO-NEUQUÉN - ARGENTINA

Tuberías y Conexionesen los Equipos y Operaciones

de BJ Servicesy

Pruebas de Alta Presión


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IntroducciónEn todos los trabajos que realiza BJ Services en los pozos se utilizan de una u otra forma tuberías y/o mangueras para conectar bombas entre sí, bombas con otros equipos, piletas, conexiones con la boca del pozo, etc. y todas ellas requieren de diferentes conexiones y adaptadores.


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Conexiones En cada trabajo que realiza BJ Services se emplean varios

tipos de conexiones. Las conexiones son para unir tanques y bombas, o bombas entre sí, o bombas con la boca del pozo.

Estas conexiones se hacen por medio de tuberías y mangueras. Cada una de estas tuberías y mangueras tienen determinadas características de fabricación con mayor o menor resistencia para ser aplicadas a diferentes condiciones de presión y caudal.

Las uniones y tuberías se clasifican para alta y baja presión. Se las llama de alta presión a aquellas que van a ser utilizadas con presiones desde 4,000 psi a 20,000 psi. Se las denomina de baja presión a aquellas que serán utilizadas con presiones menores de 500 psi.


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Conexiones Toda conexión se caracteriza por tener una rosca en el

extremo y una parte central de caño de longitud variable. La rosca que tiene los filetes por el parte externa del caño,

se le llama pin (Macho) La rosca que tiene los filetes por la parte interna del caño se

le llama box (Hembra)

CONCEPTO NO APLICABLE EN UNIONES

MACHO - PIN HEMBRA - BOX


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Conexiones

Las uniones de alta y baja presión a veces son similares pero no son iguales. Las uniones de alta presión tienen características diferentes si se comparan con las uniones de baja presión.


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ConexionesLas conexiones para Alta Presión que utiliza BJ Services, en general, son identificadas por su diámetro interior “I.D.”, y los diámetros más comunes de estas conexiones son:

1” 1.1/2” 2” (CEMENTACION)

2.1/2” 3” (FRACTURA)

4”


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Conexiones

Cada conexión tiene un acople en cada una de sus extremidades. Este tipo de acoplamiento usualmente se lo llama “unión” o “media unión”. Las conexiones del mismo diámetro deben acoplarse con dos medias uniones y luego ajustarse con martillo.

HEMBRA MACHO


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Conexiones

Las conexiones de BJ Services para Baja Presión se identifican también por el “I.D.” Los diámetros más comunes de las conexiones de baja presión son:

3” 4”


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Conexiones

Las conexiones de Baja Presión también están asociadas con aquellas que se utilizan en los Blenders, Transportes de arena neumáticos, Transportes de Acido y Bombas. También al mencionar conexiones de Baja Presión nos estamos refiriendo a algún tipo de conexión para “mangueras”.


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Conexiones de Alta Presión El cuerpo de las uniones de Alta Presión es

más grueso que el cuerpo de las uniones de baja presión.

Los hilos de la rosca de alta presión son más anchos y más lisos que los de baja presión.

En la uniones de alta presión se requiere el uso de un sello de goma y otros componentes u “O’Ring”, mientras que en las de baja presión no se utiliza.

Las uniones de alta presión NO DEBEN ser conectadas con uniones de baja presión


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Tipos de Roscas

Existen en el mercado muchos tipos de rosca y las más comunes en la industria petrolera son:

8 hilos/pulg “Round Thread”- Rosca redonda 8 hilos/pulg - “V” - Rosca tipo “vee” 11 hilos/pulg - “V” - Rosca tipo “vee” 11,5 /pulg “L.P.T” - Line Pipe Thread


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Tipos de Roscas

8 Hilos - “Round”

En este tipo de rosca, el perfil de la parte superior de los hilos y también en la base del valle formado entre dos hilos son redondeados y tiene 8 hilos por cada pulgada de rosca.

8 hilos por pulgada


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Tipos de Roscas

8 Hilos - “Vee”

En este tipo de roscas los hilos o “filetes” de rosca son cortados en forma de “V”, tanto para la parte superior como en el valle entre ellos y también tiene 8 hilos por cada pulgada de rosca.

8 Hilos por pulgada


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Tipos de Roscas

En este tipo de rosca, los hilos son cortados en forma de “V”, tanto en la parte superior de los hilos como en el valle entre ellos, pero tiene 11 hilos por cada pulgada de rosca.

11 hilos por pulgada

11 Hilos - “Vee”


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Tipos de Roscas

Este tipo de rosca, los hilos son cortados en forma de “V”, tanto para la parte superior del hilos como en el valle entre ellos pero tiene 11,5 hilos por cada pulgada de rosca. Este tipo de rosca es muy usado en el campo con reduciones (tipo botella), nipples, cuplas, etc.

L.P.T. (Line Pipe Thread)

11,5 hilos por pulgada


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Estilo de Tuberías• E.U.E - Son nipples o tubos donde los espesores

de la pared en las extremidades son mayores que en el centro. El término EUE significa ¨EXTERNAL UPSET END¨

E.U.E. no es un tipo de rosca sino un modelo de construcción de tuberia. Si tenemos, por ejemplo, una tubería de 2¨ EUE, 8 hilos ¨V¨, sabremos que se trata de un caño con sus extremidades mayores que el centro y con rosca de 8 hilos/pulg y perfil ¨V¨.


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Estilo de Tuberías• REDUCION (BOTELLA): Es una tubería corta

con diámetros diferentes en cada lado. Las roscas en las dos extremidades son macho. La función es conectar tuberías o mangueras de diámetros distintos. Existen reduciones para Alta y Baja Presión.


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• NIPLE : Es una tubería corta con los mismos diámetros en cada uno de los extremos. Las roscas de los dos extremos son macho.

Estilo de Tuberías


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• Cupla : Es una tubería corta con el mismo diámetro en cada una de las extremidades. Las roscas en las dos extremidades son hembra.

Estilo de Tuberías


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Uniones Tipo “Hammer”• Son las más comunes en BJ Services. Todas las

líneas de Alta Presión usan este tipo de unión. Las marcas mas usadas son FMC y SPM. Estas uniones tienen por característica que para terminar de ajustarse deben utilizarse martillos. Las Uniones tipo “Hammer” están formadas por dos partes: A - Rosca - Es la parte que tiene rosca externa

(Hembra - Female)B - Mariposa - Es la parte que tiene rosca interna

(Macho - Male) y en la parte externa hay “Orejas” que permiten el

apriete de estas “media uniones” con el martillo.


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Uniones Tipo “Hammer”


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Tuberías de Alta Presión(Pup Joint)

Son truberías especiales con uniones tipo hammer en los dos extremos (Macho/Hembra) con longitudes desde 5 pies hasta 20 pies y diámetros externos de hasta 4”. Pueden trabajar hasta 15.000 PSI. Todos los equipos de bombeo de BJ Services son equipados con estas tuberías. De acuerdo con el rango de presión estas tuberías pueden ser de 3 tipos:

a) Uniones Roscadas

b) Integrales c) Uniores Roscadas con Presión


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ChicksansSon uniones giratorias especiales para Alta Presión, combinadas con codos y uniones dobles tipo “Hammer” en cada extremo. Poseen combinaciones de una o más secciones que permiten el giro de la tubería bajo una presión especificada. También se utilizan en las líneas de Alta Presión para absorber la vibración de los golpes causados en las líneas por el bombeo de gases o fluidos a altos caudales y presiones. La reducción de la vibración y de los golpes protegerá los equipo de bombeo y también los equipos del pozo.


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ChicksansExisten varias configuraciones de uniones.


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Chicksans

La utilización de un numero correcto de CHICKSANS, en una línea de descarga de bombas, disminuirá la vibración y los choques causados por el bombeo. Sin embargo, el uso excesivo de CHICKSANS aumentará la presión de fricción en las líneas de tratamiento y, como consecuencia, también aumentará la presión de superficie.


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Mangueras Chiksan, Mangueras de Acero o Tijeras

Usualmente se emplean en los camiones cementadores. Conjuntos ya armados como el que se muestran en la figura, están constituídos por cuatro codos, cuatro giratorios y una Unión doble integrando una unidad, que en algunos lugares se lo denomina tijera, en otras mangueras, etc.


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Válvulas de Retención(Check Valves)

Son válvulas que permiten un único sentido de flujo y retienen el flujo en sentido contrario al indicado. Todas las válvulas de retención tienen un sentido de flujo, que está indicado por el sentido de la flecha que está grabado en el cuerpo de la válvula.

Hay varios tipos y la más usual es la de charnela. Siempre verificar el sentido del flujo de la válvula

a charnela. La flecha debe ir hacia el pozo


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FLUJO ESTÁNDAR



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FLUJO CIRCULACIÓN INVERSA

El uso de este tipo de Válvula esta prohibido de acuerdo con las Normas Estándares de BJ Services



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Las Válvulas son accesorios que permiten o no el paso de los fluidos en una tubería. Los principales tipos de válvulas empleadas por BJ Services son: Para Alta Presión:

• Tipo compuerta• Tipo tapón

Para Baja Presión:• Tipo compuerta• Tipo mariposa• Tipo esférica

Válvulas


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Válvula compuerta:La tipo compuerta, como su nombre lo indica, es una pieza de metal que cierra u obtura el flujo de líquidos.Son usadas como válvulas de contrabaleo o producción.

Válvulas


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Válvulas de Tapón:Son las más usuales en los casos en que haya que trabajar con Alta Presión. Se usan en todas las líneas de cementación, fracturacion, etc. En todo servicio en el cual intervenga una bomba de Alta Presión. Se acciona con un cuarto de vuelta.

Válvulas


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Válvulas Válvulas Mariposa:Es la Válvula de Baja Presión más empleada en nuestra Compañía. Su mecanismo de obturación es un plato de acero que gira en toda la circunferencia del diámetro interior, accionada por un eje.


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Válvulas de Alivio Son válvulas que tienen como función prevenir que la presión en la línea de tratamiento sobrepase valores pre-establecidos.


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Otras Conexiones

Cabezas para Fracturación:


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MANIFOLDS:

Otras Conexiones


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Injectores de bolas:

Otras Conexiones


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Protetor de Cabezal de pozo (Tree Saver):

Otras Conexiones


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“Y” para dirigir o recibir el flujo de fluidosen diferentes direcciones:

Otras Conexiones


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“T”:

Otras Conexiones


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“Cabezas para Cementacion”:

Otras Conexiones


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Mangueras de Alta Presión

Las mangueras de lodo de Alta Presión (2,500 psi de presión de trabajo, de goma o caucho de cubierta externa), son las que se emplean para lavar las líneas de cementación, transferir productos, lodo, ácido o fluidos de desplazamiento.

Las mangueras de lodo, no deben ser usadas para bombeos a presión o como parte de las líneas de venteo de Alta Presión.


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Estas mangueras sólo pueden usarse para aliviar la presión cuando están fijas a los manifold de Cementación a Presión, (squeeze). En ese caso SIEMPRE debe quedar el extremo libre, sin orificio ni válvula alguna.

SIEMPRE deben estar estaqueadas cada 6 a 8 pies con cable o cadena.

Las mangueras flexibles de acero (como la Coflexip, Rogan o la Shanley, con presiones de trabajo de 5,000 a 20,000 psi) son las únicas autorizadas para ser empleadas en trabajos bajo presión.

Mangueras de Alta Presión


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LÍNEAS DE PURGA

Las líneas de purga sirven para facilitar el flujo de corta duración a través de nuestras líneas de tratamiento, cebado de bombas, liberación de presión en líneas de tratamiento para alta presión con la válvula del pozo cerrada y salida de bolas sellantes de la perforación.

Las líneas de purga no están concebidas para el flujo de larga duración. Debe garantizarse que el reflujo no permita que vuelvan a la superficie bolas sellantes o fluidos de formación.

Las líneas de purga de alta presión deben tener dos válvulas tapón de 2” x 1” instaladas en serie, inmediatamente adyacentes a la línea de tratamiento principal.


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LÍNEAS DE PURGA La válvula más próxima a la línea de tratamiento principal

debe ser la válvula primaria y encontrarse en todo momento totalmente abierta o totalmente cerrada. Debe ser la primera válvula en abrirse y la última en cerrarse.

La válvula secundaria se emplea como válvula de control del flujo.

Las válvulas de las líneas de purga deben siempre abrirse lentamente, para evitar efectos de ariete de los fluidos.

Las líneas de purga deben ser lo más rectas que sea posible.

En las líneas de purga, sólo se utilizará tubería de Alta Presión de acero macizo.


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ASEGURAMIENTO DE LAS LINEAS

Hasta la fecha no se tiene constancia de que exista un sistema logísticamente viable de aseguramiento de las líneas de tratamiento y adecuado a las numerosas variables que existen en los pozos. Mientras no exista y no se encuentre en el servicio un sistema para este tipo de situaciones se tomarán, como mínimo, las siguientes precauciones:

Se limitará el acceso de personal a las principales zonas de riesgo.

Los componentes de la línea de tratamiento se mantendrán de acuerdo con el Sistema de Gestión de Líneas de Tratamiento de BJ Services


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Deben colocarse transductores de presión en la línea de tratamiento de alta presión entre el cabezal del pozo y la válvula de retención. Estos transductores de presión NO DEBEN colocarse en la línea de purga.

Los densímetros integrados de Alta Presión deben colocarse en la línea de alta presión entre el cabezal del pozo y todas las unidades de bombeo.

Equipos Electrónicospara Monitoreo


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CAUDALES MÁXIMOS DE BOMBEO

Revise las recomendaciones de trabajo aplicables a los caudales y presiones previstos. Disponga de la línea de tratamiento de Alta Presión que se vaya a utilizar teniendo en cuenta la presión y la velocidad de los fluidos con los que vaya a entrar en contacto. Es recomendable hacer un diagrama de la locación donde se realizará la operación con el fin de planificar la ubicación de los equipos y el armado de la línea de Alta Presión.


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La velocidad de los fluidos abrasivos que se bombeen a través de componentes giratorios a Alta Presión debe ser igual o inferior a 40 pies/seg (12,2 m/s). Esta Norma tiene como finalidad evitar la excesiva erosión de la línea de Alta Presión, con la consiguiente prolongación de su vida útil. Asimismo, cuando se bombeen fluidos no abrasivos, la velocidad debe limitarse a un máximo de 40 pies/seg (12,2 m/s) para evitar vibraciones y golpeteo en la línea.


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1. Para calcular las velocidades máximas deben emplearse los diámetros internos más pequeños que existan en los componentes giratorios de la sarta de tratamiento.

2. Las velocidades de paso de fluidos a través de componentes giratorios se calculan mediante la siguiente fórmula:Caudal máximo (BPM) = d2 x 2,3314

dónde:d = diámetro interior de la unión giratoria (pulgadas) o bien Caudal máximo (m3/min) = d2 x (5,745 x 10-4) dónde:d = diámetro interior de la unión giratoria (mm).


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Pruebas de Presión de Bombas y Líneas

PROCEDIMIENTO OPERATIVO 6.6.P MANUAL DE PROCEDIMIENTOS ESTANDARES DE BJ

SERVICES


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1. Todas las líneas de tratamiento de alta presión deben probarse, como mínimo, a la máxima presión de tratamiento admisible más un 10%. Durante la prueba de presión no se superará la presión de trabajo en condiciones de seguridad de los equipos de BJ o del cabezal de pozo del cliente.

2. Todas las bombas que estén armadas en la línea de tratamiento se someterán a una prueba de presión en la que se aplicará, como mínimo, la presión máxima de tratamiento admisible más un 10%.


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3. En las pruebas con múltiples bombas, deberán monitorizarse las presiones de cada bomba durante el procedimiento de pruebas de presión. Si una bomba ha completado su parte de la prueba de presión, y la prueba se continúa a una presión más alta, la presión de dicha bomba debe mantenerse estable. El Supervisor de Servicio deberá verificar, junto con el operador de cada bomba, que las presiones de las bombas individuales sean estables. El aumento de la presión de una bomba individual indica que es preciso reemplazar o reparar una válvula de retención antes de completar la prueba de presión. La reducción de la presión de una bomba individual indica que es preciso corregir una fuga.



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4. Debe instalarse al menos un transductor de presión entre el cabezal del pozo y su válvula de retención. Vigile y anote la presión en la línea de tratamiento a la altura de este transductor de presión durante la prueba de presión.

5. Para que la prueba de presión tenga éxito, no deben aparecer fugas visibles y se debe mantener, como mínimo, el 95% de la presión máxima durante 5 minutos.



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6. Es inadmisible cualquier fuga o goteo persistente en bridas, válvulas, o empaquetaduras de uniones giratorias.

7. Si la prueba de presión no tiene éxito, debe purgarse por completo la presión de las líneas y hacerse las reparaciones precisas con las válvulas de purga abiertas. Después de las reparaciones, repita la prueba de la línea. El bombeo no se iniciará hasta conseguir una prueba de presión satisfactoria.



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8. Siempre que sea posible, el personal no autorizado se mantendrá a una distancia mínima de 75 pies (22,9 m) de las operaciones de las pruebas de presión.



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RECOMENDACIONES ADICIONALES DE SEGURIDAD


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Agua o salmuera deben ser usadas para probar las líneas. El Diesel / Gas-oil no será usado sin previa aprobación del gerente de la Región. El Dióxido de Carbono o ácidos nunca deberán ser usados. Para probar líneas de Dióxido de Carbono (CO2) se usará Nitrógeno (N2).



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En la mayoría de los casos, la prueba empezará poniéndose una presión intermedia en la línea de tratamiento. El bombeo se detiene en este punto, y las líneas son visualmente inspeccionadas en busca de una fuga significativa. Si no se observa ninguna pérdida, se continúa con la prueba hasta que la presión de la prueba deseada sea obtenida.



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El personal siempre deberá estar alerta y con un plan para manualmente desactivar la bomba. Cuando los pares automáticos por sobrepresión estén presentes nunca se deberá confiar solamente en ellos para controlar positivamente la presión durante una prueba de línea.


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